摘要：随着人们对工程机械的安全性、舒适性、经济性和排放性要求的提高，工程机械车辆上的电子产品种类在不断增加，电气系统的设计也变地越来越复杂，电气系统的故障点相应增加，这就要求在设计中要更多考虑系统的可靠性、耐久性和舒适性等重要性能。本文对工程机械电气系统的设计方法和故障排查进行了简要基本的介绍，在如何更好地提高系统可靠性、利用人机工程学更好地满足操作舒适性等方面还有还多不足，需要进一步的研究与探讨。
关键词：工程机械；电气系统设计；故障
前言
工程机械是我国制造行业的重要组成部分，是我国制造业中发展最快、发展平稳、经济效益和产品市场前景较好，并已形成与国外产品有较强竞争力。电气系统是工程机械中重要及关键的一部分，相当于人体的神经组织，对于整个工程机械在装置、制动及操作方面都具有重要的影响。本文从机械电气系统设计角度探析其常见故障，提出应对措施。
1工程机械电气系统设计原理
在电气系统设计工作中，原理图的设计是非常关键的一个步骤，主要包括电器件符号以及标志的设计。在设计电器将的符号以及标志工作进行时，必须遵循相关国家标准，通过对较为普遍的标志和符号的使用，来对相应的电器件进行代替。另外，因为电气系统中电路比较复杂，在对原理图进行设计的时候，通常会详细标示线束中使用的插件以及插件孔位。一般在进行设计整个机械设备的原理图工作时，应该对工程机械中电气系统的技术要求充分了解并且掌握，首先做一个原理图的设计构思，然后根据整机与其他每一个系统的需要，再进行设计制作电气系统的原理图。工程机械电气系统设计原理图见图1。
图1：工程机械电气系统设计原理图
2 机械电气系统的设计步骤
2.1成本控制
在电气系统的设计工作中，成本控制是非常重要的一个步骤。首先应该对整体的费用进行初步预算，然后根据机械设备对电气系统的技术要求和机械设备工作的具体环境进行综合考虑，选择出性价比最高的电器配件。例如，3 吨重的电气系统，其成本一般控制在 4000-5000 元之间较为合适。
2.2电器元件的选型
对电器元件进行选型，其目的就是根据总体的电气系统预算，对相关的器件进行选择。其主要遵循以下的原则：首先是充分考虑器件的通用性、兼容性和可靠性；其次充分考虑电器元件的性价比；最后是必须符合电器元件使用的标准，适用于工况环境。如对相关的器件进行选择时，高寒地区的电器元件在标准和质量方面都必须比平常的电器元件的要求高。而电气系统通常包含有几个重要的器件，如蓄电池、仪表、灯具和传感器等。
2.3降额设计
机器上的起动继电器、预热继电器要求的导通电流较大，主触点容易被烧蚀，因此选择容量可以考虑大一些。机器上的传感器、报警开关等线路，从载流量考虑，0.3 mm2-0.5 mm2扩的导线都能满足要求，但从机械强度、降低电线电阻损耗等方面考虑，至少采用0.7 mm2耐以上的导线，工作灯、电喇叭、电磁阀等都采用1.0 mm2以上的导线。
2.4 插接件线束
在线束的图纸上应该要有所有和生产线相关的信息，比如说，选用导线的线型、线径、颜色、线束护套（及端子）型号，包扎的要求，过孔密封和保护，固定卡扣的型号技术与设计工艺的各种要求等等。特别需要注意的是，一般来讲对电源导线的颜色是没有什么特别的规定的，但是对于地线必须要求是黄绿色的。
3工程机械电气系统的故障
由于工程机械电气系统的电路复杂，电器 众多，倘若是在装配的过程中出现了不当的操 作或装配不当，就会给工程机械电气系统带来 很多的故障。常见的有四种：传感器的故障，充电报警灯闪亮和机油压力报警灯发生闪亮、冷却液过热故障等情况。这些故障就要求，在最初的对系统进行 设计的时候，就要将安全性和可靠性已经耐久 性等引入工程机械电气系统中，考虑完善，归 纳总结经验教训。
3.1 充电报警灯的闪亮故障
在工程机械电气系统中出现的充电报警灯闪亮故障，其主要原因为：发电机无法正常运作发电，保险丝由于长时间高温出现熔断，导线线束出现断路情况以及仪表器的故障影响。对于发电机无法正常运作发电故障原因的常用分析判断方法是：首先将发电机进行启动处理，其速度始终维持在中速。然后测量发电机 B+ 端对地电压，应在 28V 左右；测量发电机 N 端对地电压，应在 14V 左右。如果无输出电压或电压过低，则表明发电机故障。保险丝熔断的分析判断方法则是直接对其进行观察。导线线束出现断路情况的分析判断方法是：对相关的充电报警整体线路的电阻进行测量，并对其短路或是接触不良的情况进行相应观察。如上述三种故障原因均被排除在外，则是仪表器故障影响，应将仪表器进行更换再观察。
3.2 传感器的故障
传感器的作用是把非电信号转变为点信号，如果传感器出现故障，会导致相应的电气控制系统出现异常现象，例如发动机冷却液过热的故障。导致产生该问题的原因主要与温度传感器故障有着很大的关系。而通常的冷却液温度传感器采用的是负温度系数的热敏电阻。其原理是温度过高，其电阻降低，输出信号变小；温度过低，电阻变大，输出信号变大。而通常温度传感器的故障可分为电阻失准、断路和内部短路、工作特性发生变化等，如在温度传感器中出现的补偿导线与热偶极性之间出现接反、两者之间的不配套等问题，都可能导致温度传感器显示的温度与实际出现很大的偏差的故障，该问题可能因短路造成，因此通常需要折下温度传感器，通过测量两端引脚的电阻的方式，如测量值为零，则说明温度传感器出现短路，需对传感器进行更换，以此保持电气系统的正常运行。当若出现温度传感器读数显示不稳定，则可能是外界干扰或者是热偶点即将断但未断，因此解决该类问题首先排除外部干扰，或查看热偶并对其进行更换。
3.3 发动机的冷却液过热故障
在工程机械电气系统中出现的发动机冷却液过热引发故障的主要原因为：系统正常运行时出现的发动机过热，在系统内部出现短路情形下的冷却液温度相应传感器故障以及仪表器故障。对于发动机过热导致的故障应对其深层原因进行分析，如有所损坏则进行相应的处理。如果要判断冷却液温度相应传感器故障，则应先将传感器进行拆除，通过测量确定两端电阻，如数值为零则是系统内部短路故障。仪表故障的判断方法是观察仪表的数值与传感器数值，如两者差距较大，则有可能为仪表器故障。
3.4机油压力灯异常
电气系统中机油压力过低和压力开关损坏是引起机油压力报警灯发生闪亮故障的主要原因，解决该问题我们通常采取对机油的压力进行测量的方式，如果有异常，需要进行维修工作。另外，线束短路也有可能引起此类故障。解决该问题则需通过检测电阻表，然后观察电阻值，如果阻值为零则表明电路有问题。
4结语
总之，在进行工程机械电气系统设计的过程中，应该结合实际工程机械电气系统的实际情况，依据相应的规范，并且运用有效的设计方法进行设计，另外，还需要做好工程机械电气系统故障的分析工作，才能够实现工程机械电气系统的良好使用。
参考文献：
[1]李志强.生产机械电气控制系统设计分析[J].民营科技，2016（07）：36.
论文作者:陈飞
论文发表刊物:《电力设备》2018年第12期
论文发表时间:2018/8/9
标签：电气论文; 系统论文; 故障论文; 工程机械论文; 冷却液论文; 传感器论文; 导线论文; 《电力设备》2018年第12期论文;